一种高石粉掺量多孔烧结砖制备方法.pdf

本发明属于建筑材料领域，涉及一种高石粉掺量多孔烧结砖的制备方法。它由下列重量百分比的材料组成：石粉：80～95％；烧结助剂：3～5％；添加剂：0～17％。原料中同时加入孔隙形成介质，其重量占粉末总重量的3％～10％，溶剂为含有1％～5％粘合剂的水溶液。制备方法包括原材料称量、混料、成型、干燥、烧结、冷却等步骤。通过添加有机粘合剂和烧结助剂，增加了石粉颗粒间的粘接力，改善了砖坯的成型性能和烧结性能。通过添加孔隙形成介质，降低了烧结砖的密度。本发明工艺简单、成本低、石粉用量大、节能环保以及烧结

1.  一种高石粉掺量多孔烧结砖，其特征是包括石粉，烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质，其组分和重量百分比如下：
石粉        80～95％
烧结助剂    3～5％
添加剂      0～17％
孔隙形成介质3％～10％，占粉体总质量的百分数，在烧结后能完全去除；
其中：
石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占60％，粒径在0.5mm～1.5mm的占20％；
烧结助剂粒径≤0.1mm；
添加剂粒径≤1mm；
本发明使用的溶剂为水，粘合剂溶于水中，粘合剂在水中的含量为1～5％；
本发明使用的孔隙形成介质粒径≤3mm。

2.  如权利1所述高石粉掺量多孔烧结砖，其特征在于所述烧结砖为烧结普通砖或烧结建筑砖或烧结透水砖或烧结保温砖。

3.  如权利1所述高石粉掺量多孔烧结砖，其特征在于所述烧结助剂为一种人工合成的硅酸盐或氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化锶、氧化硼、氟化钾、氟化钙、氟化纳、氟化镁中的一种或两种的组合。

4.  如权利1所述高石粉掺量多孔烧结砖，其特征在于所述添加剂为高岭土、膨润土、蒙脱土、海土或红土中的一种或组合。

5.  如权利1所述高石粉掺量多孔烧结砖，其特征在于所述孔隙形成介质为煤粉、粉煤灰、木屑或谷物壳中的一种或组合。

6.  如权利1所述高石粉掺量烧结砖，其特征在于所述粘合剂为聚乙酸乙烯酯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇或糊精中的一种。

7.  如权利1所述高石粉掺量多孔烧结砖，其特征在于制备方法包含以下工艺步骤：
(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；
(b)混料：将上述石粉、烧结助剂或添加剂，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机中混合均匀；
(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压成砖坯；
(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；
(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控制在900～1200℃，升温速率0.5～2℃/分钟，保温时间1～4小时；
(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。

一种高石粉掺量多孔烧结砖制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种以废石粉为主要原料生产多孔烧结砖的工艺技术。
背景技术
石粉是石材加工企业生产过程中产生的主要废弃物，这些废石粉数量巨大，既占用空间，又污染环境，严重影响了当地居民的生产和生活。目前，废石粉的再利用问题，已成为制约石材企业和当地经济获得和谐发展的一个重要瓶颈。
石粉的主要成分为石英、长石和云母等矿物，目前，其应用和转化的方式主要是作为混凝土的填料，以及用于制备免烧砖和烧结砖等。其中，烧结砖因社会需求量以及石粉消耗量大，目前倍受各界关注。但由于石粉的密度较大，如烧结砖中石粉的含量过高，相同体积的烧结砖重量将远远高于普通粘土砖，这对于某些特定用途，如用作透水砖和轻质保温隔热砖等，烧结砖的高密度对其使用功能的发挥无疑将是不利的，如何在高石粉用量条件下降低烧结砖的重量，目前已成为石粉质烧结砖制备研究的一个热点领域。
由于石粉是一种瘠性料，且组成极为复杂，成型塑性低、烧结活性较差，高石粉含量(高于80％)通常难以成型，也难于烧结成为高强度建筑制品，导致石粉在烧结砖中的含量不能太高。正在申请的中国发明专利(申请号：200610044657.3)公开了一种以石粉为原料，同时添加一定量的粘合剂和内燃料生产烧结砖的方法，但由于其石粉掺杂量仍低于80％，石粉的消耗量有限。上述分析表明，要提高石粉在烧结砖中的用量，同时降低烧结砖的密度，改善石粉的成型和烧结性能以及添加一定量的孔隙形成介质是十分必要的。
据检索，目前国内外还没有以石粉为主要原料，通过添加有机粘合剂和烧结助剂，同时加入孔隙形成介质来制备高石粉掺量多孔烧结砖的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有石粉烧结砖石粉用量低、烧结砖密度大，提供一种利用现有制砖工艺，通过添加粘合剂、烧结助剂和孔隙形成介质，制备高石粉掺量多孔烧结砖的方法。
本发明通过引入少量的有机粘合剂，增加坯体的成型塑性和湿砖坯强度，改善砖坯成型过程中的可操作性。为改善石粉的烧结性能，通过分析石粉的组成特点，添加有利于促进石粉烧结的助剂以及添加剂，石粉的烧结性能以及力学性能将会获得明显改善。另一方面，为降低烧结砖重量，可在石粉中添加适量的孔隙形成介质，增加烧结砖的孔隙率，从而降低烧结砖重量。上述措施的实施，一方面改善了石粉的成型和烧结性能，增加石粉的掺杂量，同时降低了烧结砖的重量。
一种高石粉掺量多孔烧结砖，包括石粉，烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质，以及含有粘合剂的水溶液，其中粉料组分和重量百分比如下：
石粉                80～95％
烧结助剂            3～5％
添加剂              0～17％
孔隙形成介质3～10％(占粉体的质量比，烧结后可完全脱除)
石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占60％。粒径在0.5mm～1.5mm的占20％。
烧结助剂为一种氧化物(氧化钙、氧化镁、氧化锶、氧化硼)和氟化物(氟化镁、氟化钙、氟化纳、氟化钾)等化合物中的一种或两种的组合。
添加剂为高岭土、膨润土、蒙脱土、海土或红土中的一种或组合，粒径≤1mm。
孔隙形成介质为煤粉、粉煤灰、木屑或谷物壳中的一种或组合，粒径≤3mm。
本发明使用的溶剂为含有粘合剂的水溶液，溶剂质量占粉体质量的3～6％，粘合剂为聚乙酸乙烯酯(PVAC)、羧甲基纤维素、聚乙烯醇(PVA)或糊精中的一种或组合，粘合剂在水中的含量为1～5％。
一种如上所述的高石粉掺量多孔烧结砖制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；
(b)混料：将上述石粉、烧结助剂或添加剂，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机中混合均匀；
(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压成砖坯；
(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥或人工干燥，，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；
(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控制在900～1200℃，升温速率0.5～2℃/分钟，保温时间1～4小时；
(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。
本发明的有益效果是石粉掺杂量大，多孔烧结砖重量轻、强度高，烧结砖压缩强度高于20MPa，气孔率高于30％，并且工艺简单、成本低。与纯石粉烧结砖相比，具有重量轻，透气性好和隔热保温等优点。本发明工艺条件易于实现，通过调整烧结助剂配方以及孔隙形成介质的种类和含量，即可适应不同产地石粉烧结所需，生产出不同孔隙率和孔大小的多孔烧结砖，所生产的多孔烧结砖适用于作为墙体砖、路面砖、透水砖、隔热保温砖和广场地面砖等多种用途。
具体实施方式：
实施例一：本发明所述烧结砖由石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质组成，其中粉料组分重量百分比如下：
石粉：95％
烧结助剂：5％
孔隙形成介质：10％(占粉体总质量的百分数)
石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占60％。粒径在0.5mm～1.5mm的占20％。
烧结助剂为氧化钙和氧化钾的混合物，二者的重量比例为50％：50％，并且粒径均小于0.05mm。孔隙形成介质为煤粉，粒径≤1mm
按上述配比配制的混合粉末中加入浓度为5％的羧甲基纤维素水溶液，羧甲基纤维素水溶液的质量占混合粉末质量的6％。
一种如上所述的烧结砖制作方法，其实施步骤如下：
(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉和烧结助剂以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；
(b)混料：将上述石粉、烧结助剂和孔隙形成介质，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机混合12小时；
(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压力30MPa，保压1分钟，压成砖坯；
(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；
(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控为1200℃，升温速度为0.5℃/分，保温时间1小时；
(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。
实施例二：本发明所述烧结砖由石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质组成，各组分重量百分比如下：
石粉：90％
烧结助剂：5％
添加剂：5％
孔隙形成介质：8％(占粉体总质量的百分数)
石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占60％。粒径在0.5mm～1.5mm的占20％。
烧结助剂为氟化钙，粒径小于0.05mm。添加剂为蒙脱土和红土的混合物，二者的重量比例为70％∶30％，粒径≤0.2mm。造孔剂为木屑，粒径≤2mm
按上述配比配制的混合粉末中加入浓度为4％的糊精水溶液，糊精水溶液的质量占混合粉末质量的5％。
一种如上所述的烧结砖制作方法，其实施步骤如下：
(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉和烧结助剂以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；
(b)混料：将上述石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机混合10小时；
(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压力30MPa，保压1分钟，压成砖坯；
(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；
(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控为1100℃，升温速度为1.0℃/分，保温时间2小时；
(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。
实施例三：本发明所述烧结砖由石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质组成，其中粉料组分重量百分比如下：
石粉：85％
烧结助剂：4％
添加剂：11％
孔隙形成介质：6％(占粉体总质量的百分数)
石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占60％。粒径在0.5mm～1.5mm的占20％。
烧结助剂为氧化锶和氧化钾的混合物，二者的重量比例为50％∶50％，并且粒径均小于0.05mm。添加剂为高岭土和海土的混合物，粒径≤0.2mm。孔隙形成介质为谷物壳，粒径≤1mm
按上述配比配制的混合粉末中加入浓度为3％的羧甲基纤维素水溶液，羧甲基纤维素水溶液的质量占混合粉末质量的4％。
一种如上所述的烧结砖制作方法，其实施步骤如下：
(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉和烧结助剂以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；
(b)混料：将上述石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机混合12小时；
(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压力30MPa，保压1分钟，压成砖坯；
(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；
(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控为1050℃，升温速度为1.5℃/分，保温时间3小时；
(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。
实施例四：本发明所述烧结砖由石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质组成，其中粉料组分重量百分比如下：
石粉：80％
烧结助剂：3％
添加剂：17％
孔隙形成介质：4％(占粉体总质量的百分数)
石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占60％。粒径在0.5mm～1.5mm的占20％。
烧结助剂为氟化钾和氧化镁的混合物，二者的重量比例为70％∶30％，并且粒径均小于0.05mm。添加剂为高岭土和海土的混合物，粒径≤0.2mm。孔隙形成介质为煤粉，粒径≤1mm
按上述配比配制的混合粉末中加入4％的羧甲基纤维素水溶液，羧甲基纤维素水溶液的质量占混合粉末质量的5％。
一种如上所述的烧结砖制作方法，其实施步骤如下：
(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉和烧结助剂以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；
(b)混料：将上述石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机混合12小时；
(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压力30MPa，保压1分钟，压成砖坯；
(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；
(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控为1000℃，升温速度为2℃/分，保温时间4小时；
(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。